Lenze Die Chancen erschließen: Gilt für die Mechatronik das Moore‘sche Gesetz?

Automatisierer und Maschinenbauer setzen zunehmend auf Mechatronik. Denn in der interdisziplinären Zusammenarbeit von Mechanik, Elektronik und Software lassen sich, so scheint es, am besten Antworten auf die neuen Herausforderungen finden. Das Erfolgsprinzip der Mechatronik lässt sich mit den von Gordon Moore postulierten Gesetzmäßigkeiten in der Halbleiterentwicklung vergleichen.

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Gibt es so etwas wie ein Moore‘sches Gesetz auch für die Mechatronik? Allgemein formuliert besagt es nichts anderes als: Wir müssen hin zu höheren Integrationsstufen, um kontinuierlich die Performance zu steigern und den Platzbedarf zu reduzieren. Diesem Gesetz folgt auch die Mechatronik, eine Technik, die Erfolg in zweierlei Hinsicht verspricht: Über eine immer bessere Integration von Elektronik und Mechanik lassen sich Platz und Kosten sparen – und gleichzeitig kann über die Software dem wachsenden Bedarf an Flexibilität Rechnung getragen werden. Der Software-Anteil von Automatisierungssystemen und Antriebslösungen gewinnt also immer stärker an Bedeutung.

So gesehen könnte die Mechatronik als technischer Trend den Beginn einer Entwicklung markieren, die derjenigen der Elektronik vergleichbar ist. Vom Transistor mit diskretem Schaltkreis bis hin zum frei programmierbaren FPGA (Field Programmable Gate Array) gab es dort auch eine Entwicklung, deren Ausgangspunkt zunächst eine standardisierte Einheit war, die durch immer höhere Integration neue Entwicklungen ermöglichte.

Kontinuierliche Leistungssteigerung

Zur Erinnerung: Moore‘s Law, 1965 von Gordon Moore, Intel, formuliert, besagt, dass sich die Integrationsdichte integrierter Schaltkreise alle 18 Monate grob verdoppelt. Das entspricht in erster Näherung auch einer Verdopplung der Leistungsfähigkeit bei gleichen Kosten. Diese kontinuierliche Leistungssteigerung ist die Grundlage der explosionsartigen Entwicklung der elektronischen Industrie, die in immer mehr Anwendungen vordringt. Gelingt es uns, die Integrationsdichte mechatronischer Lösungen in ähnlicher Weise kontinuierlich zu erhöhen, werden auch sie immer mehr Anwendungen erschließen. Aufgrund des mechatronischen Umfeldes ist allerdings eine so schnelle Entwicklung wie in der Halbleitertechnik nur schwer erreichbar.

Heute steht in der Elektronik – über die Software – höchstmögliche Flexibilität zur Verfügung, während in der Hardware vieles vom Gleichen angeboten wird. Bei der Mechatronik ist eine ähnliche Entwicklung denkbar. Lenzes Drive Package aus 120-Hz-Motor, Getriebe und dezentralem Umrichter folgt zum Beispiel diesem Prinzip der höheren Integration: eine effiziente und platzsparende Antriebslösung. Dieses Paket, das man als standardisiertes Modul verstehen und einsetzen kann, zeigt deutlich, dass mechatronische Ansätze produktseitig eine neue Perspektive mit sich bringen: Um hier die Entwicklung voranzutreiben, braucht es keine Ausrichtung an gekapselten Baureihen mehr, sondern eine Ausrichtung an einem Baukasten standardisierter Blöcke. Höhere Integration setzt also Standardisierung voraus.

Software-Anteil erhöht Flexibilität

Die standardisierten Blöcke lassen sich dann – und hier wird die Analogie zur Elektronik deutlich – immer stärker integrieren und verkleinern. Parallel dazu lässt sich über den Software-Anteil die Flexibilität erhöhen. In der Antriebstechnik sind dabei natürlich die physikalischen Grenzen und Herausforderungen andere als in der Elektronik. Themen wie Kühlung oder elektromechanische Verträglichkeit stehen aber hier genauso auf der Agenda.

Lenze hat frühzeitig auf den Trend zur Mechatronik gesetzt und – von der mechanischen Antriebstechnik kommend – in Elektronik und Software investiert. Heute verfügen wir im Unternehmen über ausreichend Kompetenz in allen Disziplinen der Mechatronik.

Frank Maier, Vorstandsmitglied Lenze SE

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